6.7. Склеивание пластических масс

Пластмассы очень редко соединяют клепкой (галантерейные изделия из искусственной кожи), другие механические соединения применяются часто и они, в сущности, такие же как механические соединения металлов и древесины. Неразъемные соединения пластмасс получаются в основном сваркой, химической сваркой и склеиванием.

Выбор способа зависит от химической природы полимерного материала, формы и размеров изделия , его конструкционных особенностей от взаимосвязи между предшествующей соединению и последующей технологическими операциями, требований, предъявляемых к свойствам соединения и т. д.

При сварке однородных материалов в основе процесса лежит явление аутогезии. Понятие «аутогезия» впервые было использовано в 1935 г. и применено для обозначения случая, когда адгезив (клеящий материал) и субстрат имеют тождественную химическую и молекулярную структуру. В результате прочность клеевого шва может достигать когезионной прочности субстрата. Если такая прочность не достигается, то причинам и могут быть недостаточное смачивание и недостаточная адсорбция, а также несовершенная взаимная диффузия. В практике известны случаи сварки разнородных пластмасс (например, некоторых видов органического стекла с помощью модифицированного ПВХ).

Современная технология сварки включает различные способы соединения большого числа пластмасс (горячими газами, трением, ультразвуком, токами высокой частоты и другими способами).

Сварка и аутогезия имеют некоторые общие черты и с химической сваркой. Речь идет не столько о взаимной диффузии соединяемых полимерных материалов, сколько о взаимодействии молекул на границе фаз. При химической сварке проявляется действие свободных функциональных групп в поверхностном слое полимера и в объеме. При возрастании температуры и одновременном действии давления эти группы могут взаимодействовать друг с другом. Так происходит, в частности, химическая сварка не полностью отвержденных реактопластов. Химической сварке способствует набухание полимеров в соответствующем растворителе, поскольку при этом повышается подвижность функциональных групп. Требуется лишь умеренное повышение температуры и невысокое давление. Так сваривают, например, трубы из ПВХ с помощью тетрагидрофурана (или 10%-ного раствора ПВХ в тетрагидрофуране).

Другим примером является химическая сварка отвержденных фенолоформальдегидных смол новолачного типа. На слой новолака наносят тонкий слой порошка гексаметилентетрамина, при этом на поверхности образуются диметилениминовые и метиленовые группы.

Прочность шва, который образуется при химической сварке, зависит от продолжительности выдержки клеевого соединения при заданном режиме. При этом улучшается контакт на границе фаз и повышается степень отверждения.

При химической сварке реактопластов решающим является степень предварительного отверждения, что связано с наличием в поверхностных слоях довольно большого числа реакционноспособных групп. При химической сварке термопластов большую роль играет диффузия молекул через границу между свариваемыми поверхностями, которая зависит от температуры и давления в системе. До химической реакции дело, как правило, не доходит.

К этой группе способов можно отнести и склеивание пластмасс растворителями. При соединении же двух разнородных полимеров целесообразнее использовать клей. На первый взгляд склеивание пластмасс менее сложный процесс, чем склеивание металлов. Однако это не совсем так. Работа с полимерными материалами практически гораздо сложнее работы с металлами. Существенно не только непостоянство молекулярно-массового распределения, но также то, что пластмассы содержат большое количество различных добавок, многие из которых препятствуют склеиванию (например, воски, добавляемые для улучшения обрабатываемости, пластификаторы, смазка для форм и т. д.). Несмотря на это, склеивание — вполне оправданный способ соединения как одинаковых, так и различных пластмасс.